朱 燁，邵正淮，沈 健，王履華，3

（1. 南京國圖信息產(chǎn)業(yè)有限公司，南京 210036；2. 淮安市淮安區(qū)不動(dòng)產(chǎn)登記中心，淮安 223200；3. 南京信息工程大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，南京 210044）

0 引言

隨著城市發(fā)展模式演變，三維空間開發(fā)利用成為現(xiàn)代城市規(guī)劃和建設(shè)的重要內(nèi)容之一，土地利用呈現(xiàn)高密度、立體化趨勢，產(chǎn)權(quán)管理日益復(fù)雜[1-2]，現(xiàn)行的二維地籍管理模式弊端逐漸凸顯，迫切需要探索秉承三維思維的土地管理新思路及技術(shù)方法[3-4]，以更直觀、真實(shí)、清晰表達(dá)和承載空間利用信息，滿足現(xiàn)實(shí)情況中的立體產(chǎn)權(quán)管理登記需求。自我國實(shí)施不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記制度以來，地籍被賦予新的內(nèi)涵，房地一體的三維不動(dòng)產(chǎn)成為三維地籍管理的主要對象，推動(dòng)不動(dòng)產(chǎn)二維管理模式向三維管理模式轉(zhuǎn)變，以實(shí)現(xiàn)地上、地表、地下三維及房地一體的不動(dòng)產(chǎn)立體化管理，是新時(shí)代地籍管理工作的要求，也關(guān)系城市立體發(fā)展和社會穩(wěn)定。2020年6月，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于做好自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)第六批改革試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)復(fù)制推廣工作的通知》，明確提出各地要建立以三維地籍為核心的土地立體化管理模式，將三維地籍管理理念和技術(shù)方法納入土地管理、開發(fā)建設(shè)和運(yùn)營管理的全過程。

實(shí)景三維建設(shè)是自然資源部推進(jìn)的重大任務(wù)之一，也是新型基礎(chǔ)測繪的主要任務(wù)和成果形式，被定義為地形級、城市級、部件級三個(gè)層級[5]。實(shí)景三維主要通過空間化、語義化、實(shí)體化等技術(shù)手段，對承載自然和人類相關(guān)的政治、經(jīng)濟(jì)、社會、文化、生態(tài)的現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行綜合表述，形成的地理信息映像數(shù)字化、可視化表達(dá)。本文開展了實(shí)景三維數(shù)據(jù)融合支持下的三維地籍管理系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用研究，通過采用實(shí)景三維數(shù)據(jù)融合、微應(yīng)用模式的三維WebGIS微前端設(shè)計(jì)、基于多重視覺變量的三維不動(dòng)產(chǎn)集成可視化等關(guān)鍵技術(shù)方法，能夠統(tǒng)一管理二三維數(shù)據(jù)，對三維地籍查詢、三維智能分析及三維模型實(shí)體對象相關(guān)的權(quán)屬、登記等業(yè)務(wù)信息進(jìn)行快速聯(lián)動(dòng)更新。同時(shí)，通過剖切面、線框、透明、抽屜式交互、體素等多類可視化手段支撐多層級細(xì)節(jié)信息的集成可視化，實(shí)現(xiàn)地上地下一體化、宗地房屋一體化、物理空間與產(chǎn)權(quán)空間一體化的綜合管理，充分賦能新時(shí)代的三維地籍立體化管理。

1 技術(shù)路線

1.1 總體技術(shù)思路

本文以三維地籍業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，探索地形級、城市級、部件級實(shí)景三維數(shù)據(jù)融合管理，為三維地籍的實(shí)際應(yīng)用提供豐富的數(shù)據(jù)支撐，總體技術(shù)思路如圖1所示。地形級三維地籍?dāng)?shù)據(jù)包括地形、影像等數(shù)據(jù)，可提供三維地籍管理的數(shù)據(jù)基底；城市級三維地籍?dāng)?shù)據(jù)包括傾斜攝影、激光點(diǎn)云、白模等數(shù)據(jù)，不僅可展示大場景下的三維不動(dòng)產(chǎn)分布，也可關(guān)聯(lián)不動(dòng)產(chǎn)屬性信息并實(shí)現(xiàn)對地、樓、房的多層級管理；部件級三維地籍?dāng)?shù)據(jù)包括產(chǎn)權(quán)體、建筑實(shí)體等顆粒度更細(xì)的數(shù)據(jù)，能夠展示墻體、窗戶、陽臺等建筑物語義信息及共有產(chǎn)權(quán)空間、專有產(chǎn)權(quán)空間等產(chǎn)權(quán)語義信息，實(shí)現(xiàn)三維不動(dòng)產(chǎn)物理空間與產(chǎn)權(quán)空間的一體化表達(dá)與管理。

圖1 總體技術(shù)思路

為了展示三維產(chǎn)權(quán)體的空間邊界、位置及周邊關(guān)系，基于多源的實(shí)景三維數(shù)據(jù)支撐需要對三維地籍成果進(jìn)行可視化，以實(shí)現(xiàn)地籍管理中可見的外部邊界和不可見的權(quán)屬邊界特征同時(shí)可視化表達(dá)。通過深入研究視覺處理、視圖變化、聚焦顯示、紋理映射等豐富的可視化與交互手段，結(jié)合細(xì)節(jié)層次（LOD）對三維地籍模型進(jìn)行描述，可根據(jù)應(yīng)用需求顯示不同細(xì)節(jié)層次的模型，為逼真可視化和數(shù)據(jù)分析提供便利，有效支撐三維不動(dòng)產(chǎn)的可視化交互應(yīng)用。同時(shí)，依托系統(tǒng)的智能化管理手段，可將數(shù)據(jù)共享服務(wù)于確權(quán)登記等各個(gè)管理環(huán)節(jié)，支撐各類三維應(yīng)用，有效提升自然資源部門治理能力和治理水平的現(xiàn)代化。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和數(shù)據(jù)安全要求，與自然資源頂層化設(shè)計(jì)銜接，本文設(shè)計(jì)了三維地籍管理系統(tǒng)架構(gòu)，包括基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、平臺支撐層、應(yīng)用服務(wù)層及用戶層，如圖2所示。通過在原有數(shù)據(jù)體系中匯聚管理二三維地籍?dāng)?shù)據(jù)，系統(tǒng)以二三維一體化國土空間基礎(chǔ)信息平臺為基礎(chǔ)，面向政府部門、企事業(yè)單位、科研機(jī)構(gòu)及社會公眾等，提供三維地籍管理應(yīng)用服務(wù)，包括標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)入庫、二三維數(shù)據(jù)管理、三維地籍查詢、智能分析、可視化三維圖件輸出以及服務(wù)發(fā)布與共享等功能，為三維地籍管理提供重要支撐。

圖2 三維地籍管理系統(tǒng)架構(gòu)

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1 三維不動(dòng)產(chǎn)模型數(shù)據(jù)與實(shí)景數(shù)據(jù)融合

為滿足三維地籍管理構(gòu)建產(chǎn)權(quán)清晰、精準(zhǔn)高效三維地籍模型的需求，實(shí)現(xiàn)地形級、城市級、部件級等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合展示，本文采用傾斜攝影數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)單體化技術(shù)以及基于空間位置的三維不動(dòng)產(chǎn)模型數(shù)據(jù)與實(shí)景數(shù)據(jù)疊加融合方法，通過將白模、人工精細(xì)模型、BIM、CIM等各類三維數(shù)據(jù)進(jìn)行融合展示，有效提升三維數(shù)據(jù)的應(yīng)用層次。同時(shí)，數(shù)據(jù)融合能夠使三維數(shù)據(jù)具有GIS數(shù)據(jù)的基本功能，可以支持單獨(dú)地物的查詢管理，并可向模型掛接相應(yīng)的業(yè)務(wù)信息、地籍圖、戶型圖等數(shù)據(jù)，形成完整的不動(dòng)產(chǎn)三維地籍?dāng)?shù)據(jù)庫，為不動(dòng)產(chǎn)立體化管理提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

1.3.2 基于微應(yīng)用模式的三維WebGIS微前端設(shè)計(jì)

微前端設(shè)計(jì)是一種類似微服務(wù)的設(shè)計(jì)，它將微服務(wù)的理念應(yīng)用于Web端，即將單頁面前端應(yīng)用由單一的單體應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)小型前端應(yīng)用組件，最終聚合為一個(gè)中大型應(yīng)用[6-7]。通過基于微應(yīng)用模式的微前端設(shè)計(jì)，三維地籍管理系統(tǒng)中的二三維一體化WebGIS應(yīng)用可根據(jù)三維地籍的業(yè)務(wù)應(yīng)用場景拆分為基礎(chǔ)Web組件、通用二三維地圖組件、三維空間分析組件、數(shù)據(jù)可視化組件及三維地籍業(yè)務(wù)組件等，賦予三維地籍管理系統(tǒng)中的二三維一體化WebGIS應(yīng)用組件化、自治化、單一職責(zé)和技術(shù)棧無關(guān)等特點(diǎn)，確保組件可以由不同的團(tuán)隊(duì)各自獨(dú)立、高效地開發(fā)維護(hù)，并在生產(chǎn)環(huán)境中實(shí)時(shí)構(gòu)建面向不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記的三維地籍WebGIS應(yīng)用。

1.3.3 基于多重視覺變量的三維不動(dòng)產(chǎn)集成可視化

三維不動(dòng)產(chǎn)可視化表達(dá)是三維不動(dòng)產(chǎn)管理應(yīng)用的關(guān)鍵方法之一[8-9]，通過研究基于多重視覺變量的三維不動(dòng)產(chǎn)集成可視化方法，從制圖與注記、視覺處理、視圖變化、聚焦顯示等多個(gè)維度出發(fā)，繼承并改進(jìn)三維不動(dòng)產(chǎn)物理空間與產(chǎn)權(quán)空間一體化表達(dá)的可視化效果，既有助于展示三維不動(dòng)產(chǎn)群集對象，也可突出個(gè)體焦點(diǎn)對象。借助抽屜式交互、變形、體素和LOD多層次細(xì)節(jié)表達(dá)等手段，突出個(gè)體不動(dòng)產(chǎn)對象的位置、形態(tài)等空間特征，并維持其與周圍不動(dòng)產(chǎn)對象的關(guān)系，采用綜合可視化變量有效表達(dá)三維不動(dòng)產(chǎn)可見表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、清晰展示三維不動(dòng)產(chǎn)物理空間與產(chǎn)權(quán)空間、區(qū)分專有產(chǎn)權(quán)空間與共有產(chǎn)權(quán)空間等。

2 應(yīng)用案例

本文以江蘇省淮安市淮安區(qū)為示范，結(jié)合地方的典型住宅小區(qū)、復(fù)雜商業(yè)綜合體、農(nóng)房等眾多場景下的三維地籍?dāng)?shù)據(jù)，依托三維地籍管理系統(tǒng)對傾斜攝影模型、產(chǎn)權(quán)模型、精細(xì)模型等多類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一融合管理，構(gòu)建了產(chǎn)權(quán)清晰、精準(zhǔn)高效、形象逼真的不動(dòng)產(chǎn)三維地籍?dāng)?shù)據(jù)庫。同時(shí)，借助系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)檢索與溯源、智能分析與統(tǒng)計(jì)、可視化交互、制圖表達(dá)、數(shù)據(jù)應(yīng)用與共享等功能，實(shí)現(xiàn)了地上地下一體化、室內(nèi)室外一體化、宗地房屋一體化、物理產(chǎn)權(quán)一體化的全方位管理，有效推動(dòng)了淮安區(qū)不動(dòng)產(chǎn)管理的三維立體化升級。

2.1 三維地籍?dāng)?shù)據(jù)檢索與溯源

系統(tǒng)可根據(jù)宗地、戶室等的屬性或POI地名地址進(jìn)行快速查詢，并將自動(dòng)定位縮放到具體空間位置，直觀顯示二三維空間數(shù)據(jù)和詳細(xì)屬性信息?；诓粍?dòng)產(chǎn)單元代碼實(shí)現(xiàn)三維地籍全生命周期溯源管理，創(chuàng)新實(shí)踐了“一碼+”與三維地籍的有機(jī)融合應(yīng)用。通過有序集成各階段不動(dòng)產(chǎn)圖屬信息，以“一碼”串聯(lián)三維地籍建設(shè)與管理的全過程，并利用可視化手段直觀展現(xiàn)不動(dòng)產(chǎn)變化情況。

2.2 三維地籍智能分析與統(tǒng)計(jì)

為支撐淮安區(qū)三維地籍管理應(yīng)用需求，系統(tǒng)提供日照分析、可視域分析、天際線分析等多種三維空間分析工具，并支持分析結(jié)果的直觀化展示。同時(shí)，結(jié)合不動(dòng)產(chǎn)業(yè)務(wù)需求研發(fā)了專題分析與統(tǒng)計(jì)功能，包括不動(dòng)產(chǎn)單元類型統(tǒng)計(jì)、房屋面積及數(shù)量統(tǒng)計(jì)、民房違建分析等功能。例如，民房違建分析可支持按指定區(qū)域自動(dòng)分析違建民房數(shù)量，并高亮顯示違建民房位置，能夠有效支撐農(nóng)房確權(quán)登記工作。

2.3 三維地籍可視化交互

為清晰展示三維產(chǎn)權(quán)的空間邊界、位置及周邊關(guān)系等，系統(tǒng)支持地形級、城市級、部件級等層級數(shù)據(jù)的集成可視化展示。其中，外部的真實(shí)場景及建筑信息可通過地形級、城市級可視化數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。內(nèi)部的細(xì)節(jié)語義及產(chǎn)權(quán)信息主要通過產(chǎn)權(quán)模型和精細(xì)的物理實(shí)體模型實(shí)現(xiàn)，支撐層、戶、室等級別的物理空間和產(chǎn)權(quán)空間清晰表達(dá)，如圖3所示。

圖3 三維不動(dòng)產(chǎn)模型數(shù)據(jù)可視化表達(dá)

2.4 三維地籍制圖表達(dá)

針對三維制圖表達(dá)，系統(tǒng)主要從不同空間角度詳細(xì)展示宗地體、建筑體的權(quán)屬關(guān)系，包括正視圖、側(cè)視圖以及俯視圖等，為實(shí)現(xiàn)三維地籍管理與應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)更加逼真的出圖效果，以三維產(chǎn)權(quán)體所在的樓幢、樓層及剖面等相結(jié)合的方式輸出不同角度的三維產(chǎn)權(quán)體圖件，以便更好地表達(dá)立體產(chǎn)權(quán)空間關(guān)系。

2.5 三維地籍?dāng)?shù)據(jù)應(yīng)用與共享

三維地籍管理系統(tǒng)提供了便捷的服務(wù)發(fā)布功能，在傳統(tǒng)二維動(dòng)態(tài)、靜態(tài)服務(wù)的基礎(chǔ)上，支持三維地形、建筑白模、產(chǎn)權(quán)體、BIM、CIM、傾斜攝影等全類型、全要素、多服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化的三維服務(wù)便捷發(fā)布與管理，支撐三維地籍?dāng)?shù)據(jù)的應(yīng)用與共享。例如，系統(tǒng)通過服務(wù)發(fā)布可將三維地籍?dāng)?shù)據(jù)應(yīng)用于自然資源管理各環(huán)節(jié)，助力提升自然資源管理水平，同時(shí)，利用三維地籍?dāng)?shù)據(jù)權(quán)屬清晰、位置精準(zhǔn)的優(yōu)勢，可將共享應(yīng)用拓展于應(yīng)急管理、公安警務(wù)、智慧城市等眾多領(lǐng)域。

3 結(jié)語

本文基于實(shí)景三維數(shù)據(jù)融合技術(shù)，結(jié)合傾斜攝影模型、白模、產(chǎn)權(quán)模型、建筑實(shí)體模型等多源三維數(shù)據(jù)，開展了三維地籍管理系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用研究。本系統(tǒng)集資源服務(wù)、三維地籍查詢、三維智能分析、三維地籍可視化交互等功能于一體，是支撐三維地籍管理的重要保障系統(tǒng)，也是落實(shí)以三維地籍為核心的立體化管理模式的重要技術(shù)支撐。二維地籍向三維地籍的轉(zhuǎn)變，需從理念到實(shí)踐的系統(tǒng)性變革，三維地籍管理系統(tǒng)將以服務(wù)未來三維地籍管理工作為導(dǎo)向，注重轉(zhuǎn)變二維到三維的研究視角與思維方式，積極探索符合我國國情的三維地籍改革路徑，并結(jié)合新一代信息技術(shù)充分賦能三維地籍的管理應(yīng)用。